日全食形成原因詳解

　　日全食必須太陽(yáng)、月亮、地球在一條直線的時(shí)才能發(fā)生。同時(shí)，月亮還必須在新生相的位置。在日全食的時(shí)候，月亮在地球的影子分為兩部分，中心的地區(qū)叫做本影，外面的區(qū)域叫做半影。只有處在本影的位置才能看到日全食；在半影區(qū)域的位置能看到日偏食。

日全食原理

　　日全食形成原因示意圖 

 　　之所以會(huì)發(fā)生日全食，是因?yàn)榇嬖谝环N神奇的對(duì)稱性。太陽(yáng)的直徑是月亮的400倍，而它距地球的距離正好也是月亮的400倍。結(jié)果，當(dāng)月亮完全處于地球和太陽(yáng)之間時(shí)，對(duì)那些完全處于月亮陰影中的人來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)的表面便被完全遮擋了。太陽(yáng)變成了黑色，只留下一個(gè)金色的光環(huán)，天空變成了靛青色。鳥兒此時(shí)會(huì)失去方向，或者會(huì)飛回巢中，蝙蝠和其它夜行動(dòng)物則可能睡眼惺忪地出來(lái)活動(dòng)。

　　（1）日全食基本知識(shí)：

　　一次日全食的過(guò)程可以包括以下五個(gè)時(shí)期：初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓。

　　初虧由于月亮自西向東繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，所以日食總是在太陽(yáng)圓面的西邊緣開(kāi)始的。當(dāng)月亮的東邊緣剛接觸到太陽(yáng)圓面的瞬間（即月面的東邊緣與日面的西邊緣相外切的時(shí)刻），稱為初虧。初虧也就是日食過(guò)程開(kāi)始的時(shí)刻。

　　食既從初虧開(kāi)始，就是偏食階段了。月亮繼續(xù)往東運(yùn)行，太陽(yáng)圓面被月亮遮掩的部分逐漸增大，陽(yáng)光的強(qiáng)度與熱度顯著下降。當(dāng)月面的東邊緣與日面的東邊緣相內(nèi)切時(shí)，稱為食既。此時(shí)整個(gè)太陽(yáng)圓面被遮住，因此，食既也就是日全食開(kāi)始的時(shí)刻。

　　1.日食發(fā)生規(guī)律

　　每年日食最多出現(xiàn)5次，如果出現(xiàn)5次，那么一定都是偏食。地球上每年至少有2次日食。在南北極地區(qū)只能看到日偏食。日全食大約1年半發(fā)生一次。每次日食都是在日出時(shí)從某一點(diǎn)開(kāi)始，然后沿著日食帶在日沒(méi)時(shí)結(jié)束。從開(kāi)始點(diǎn)到結(jié)束點(diǎn)大約繞地球半圈。日食一定發(fā)生在朔，即農(nóng)歷初一當(dāng)日。此時(shí)月球位于地球和太陽(yáng)之間，但因太陽(yáng)軌道（黃道）與月球軌道（白道）成5°9′交角，故并非每次朔日皆有日食發(fā)生，而日食發(fā)生時(shí)，日月兩者皆一定在“黃白交點(diǎn)”（升交點(diǎn)或降交點(diǎn)）附近發(fā)生。

　　2.沙羅周期

　　同樣的日食（全食、環(huán)食和偏食）每18年零11天或者6,585.32天（沙羅周期）會(huì)發(fā)生一次，但能觀測(cè)得到的地區(qū)并不一樣，只是日食時(shí)間一樣而已，并且日食類型也不一定一樣。因?yàn)樯沉_周期的長(zhǎng)度是6,585.32天，并不是整數(shù)，所以，如果在地球同一個(gè)地點(diǎn)再出現(xiàn)一次日食（并不一定是同一類型日食），要等待3個(gè)沙羅期。在每次日食發(fā)生后的三分之一個(gè)沙羅周期會(huì)發(fā)生下一次日食，在3個(gè)沙羅期大約54年零33天之后，日食會(huì)在同一個(gè)地區(qū)重新出現(xiàn)�，F(xiàn)在有12個(gè)不同的大沙羅周期出現(xiàn)，一個(gè)出現(xiàn)在1937，1955，1973，1991和2009（中國(guó)長(zhǎng)江流域、武漢、杭州）的連續(xù)的大約7.5分鐘的日食。

　　3.日食帶及月球影子

　　日食帶（月球影子）在赤道地區(qū)每小時(shí)移動(dòng)約1,100英里，兩極則達(dá)到每小時(shí)5,000英里。最寬的日全食帶為167英里。在日全食經(jīng)過(guò)的地區(qū)，可以看到偏食的范圍最高達(dá)3,000英里。日全食帶一般經(jīng)過(guò)的地區(qū)是在海洋或荒無(wú)人煙的地方。

　　（2）日全食的意義價(jià)值

　　日全食之所以受重視，更主要的原因是它的天文觀測(cè)價(jià)值巨大�？茖W(xué)史上有許多重大的天文學(xué)和物理學(xué)發(fā)現(xiàn)是利用日全食的機(jī)會(huì)做出的，而且只有通過(guò)這種機(jī)會(huì)才行。最著名的例子是1919年的一次日全食，證實(shí)了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的正確性。愛(ài)因斯坦1915年發(fā)表了在當(dāng)時(shí)看來(lái)是極其難懂、也極其難以置信的廣義相對(duì)論，這種理論預(yù)言光線在巨大的引力場(chǎng)中會(huì)拐彎。人類能接觸到的最強(qiáng)的引力場(chǎng)就是太陽(yáng)，可是太陽(yáng)本身發(fā)出很強(qiáng)的光，遠(yuǎn)處的微弱星光在經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)是不是拐彎了，根本看不出來(lái)。但如果發(fā)生日全食，擋住太陽(yáng)光，就可以測(cè)量出來(lái)光線拐沒(méi)拐彎、拐了多大的彎。機(jī)會(huì)在1919年出現(xiàn)了，但全食帶在南大西洋上，很遙遠(yuǎn)，也很艱苦。英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓帶著一支熱情和好奇心極強(qiáng)的觀測(cè)隊(duì)出發(fā)了。觀測(cè)結(jié)果與愛(ài)因斯坦事先計(jì)算的結(jié)果十分吻合，從此相對(duì)論得到世人的承認(rèn)。

　　在中國(guó)，前兩次日全食都只能在邊遠(yuǎn)地區(qū)看到。一次是在1980年，只有中緬邊境云南瑞麗地區(qū)可見(jiàn)，那時(shí)候筆者剛上初中，正是個(gè)狂熱的少年天文愛(ài)好者，可惜沒(méi)有經(jīng)濟(jì)能力，只能通過(guò)《天文愛(ài)好者》雜志過(guò)過(guò)干癮。另一次是在1997年春節(jié)之后，在中俄邊境、中國(guó)的最北端漠河可見(jiàn)。那次筆者是奉了報(bào)社之命前去采訪的，同時(shí)也了卻自己少年時(shí)的夢(mèng)想。那次的觀測(cè)規(guī)模之大，出乎想象，世界各國(guó)的天文學(xué)家和天文愛(ài)好者，把個(gè)平時(shí)人跡罕至的北疆小鎮(zhèn)擠得比過(guò)年還熱鬧，由于人數(shù)大大超出小鎮(zhèn)的接待能力，人們只能宿營(yíng)在火車和汽車上。當(dāng)時(shí)那里還是冬天，白天氣溫零下25攝氏度左右，夜里能到零下40攝氏度，滴水成冰，人們連洗臉漱口的水都找不到。盡管如此，觀測(cè)者們沒(méi)有一個(gè)后悔的，沒(méi)有一個(gè)不興奮異常的，都把親眼看到日全食，當(dāng)成人生中不可多得的珍貴記憶。日全食之類的天文現(xiàn)象，要說(shuō)與人們的日常生活、吃喝拉撒，確實(shí)是沒(méi)有什么直接關(guān)系。但是，它代表了一種終極的人文關(guān)懷，代表了一種對(duì)大自然的極度熱愛(ài)，代表了對(duì)支配萬(wàn)事萬(wàn)物的自然鐵律的一種永恒的好奇和敬畏，一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族，不能缺少這些關(guān)懷、這些熱愛(ài)、這些好奇和這些敬畏。

　　（3）日全食的歷史

　　1：中國(guó)觀測(cè)日食歷史悠久，早在公元前1948年就有人觀測(cè)到了日食。中國(guó)在公元前2300多年前就有了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的天文觀象臺(tái)。中國(guó)歷來(lái)重視日食的預(yù)報(bào)，據(jù)說(shuō)夏代一位天文官因沉湎酒色，漏報(bào)日食，被砍首以警示玩忽職守者。中國(guó)有世界上最早、最完整、最豐富的日食記錄。光是古書(至清代)的史料(不包括甲骨文)，就有1000多次日食記錄。最早是《尚書》記載的發(fā)生在公元前1948年的一次日食。《詩(shī)經(jīng)》中更是詳細(xì)記載了發(fā)生在公元前776年9月6日的日食：“十月之交，朔日辛卯，日有食之。”世界天文學(xué)家普遍承認(rèn)中國(guó)古代日食記錄的可信程度最高，為世人留下了珍貴的科學(xué)文化遺產(chǎn)。中國(guó)古代夏、商、周時(shí)期因歷史久遠(yuǎn)，缺乏精確的文字記錄，因此難以精確地?cái)啻�，而日食天象就像是一座相�?dāng)精確的歷史時(shí)鐘，可以幫助確定一些歷史事件的時(shí)間。

　　2：古代西方一次日食中止一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，西洋最有名的故事記載是在西元前585年。米提斯與利比亞兩族打仗，打到一半時(shí)忽然間太陽(yáng)消失不見(jiàn)了，兩族族人害怕災(zāi)禍的到來(lái)，終于達(dá)成美好的結(jié)果－－兩族講和通婚。對(duì)于日食現(xiàn)象的看法，除了大溪地人把日食當(dāng)成正面意義外，其他的國(guó)家都將他作負(fù)面的解釋。譬如西元前六百多年，雅典攻打某族時(shí)，因?yàn)榘l(fā)生食相而害怕不敢繼續(xù)前進(jìn)，就因?yàn)檠舆t了進(jìn)攻，反倒讓敵方趁這段時(shí)間有了準(zhǔn)備，結(jié)果當(dāng)雅典軍隊(duì)進(jìn)攻敵方時(shí)，反而被打敗了。

　　3：根據(jù)杰出歷史文化學(xué)者、青年詞曲作家申寶峰長(zhǎng)期考究漢朝古墓中的日食記得出：各民族對(duì)日全食有著如天狗吃日、狼逐日等等不同的解釋，并有其各自解決的方法。中國(guó)古時(shí)候，民間是以敲鑼打鼓的方式來(lái)對(duì)付；由于日全食的時(shí)間通常很短(至多七分半鐘)，所以在人們敲敲打打后，太陽(yáng)可能就會(huì)馬上重現(xiàn)，因而免除了人們的驚慌。中國(guó)對(duì)日食的記載很早，在漢朝的墓中就挖出許多石頭，這些石頭上刻畫了很多日月星辰的圖形，其中一個(gè)畫有「日月合璧」，亦即太陽(yáng)與月亮疊在一起，這就是當(dāng)時(shí)的日食記錄。中國(guó)人對(duì)日食的科學(xué)解釋為陰侵陽(yáng)，中國(guó)很早就知道視為「陰」的月亮，遮蔽了視為「陽(yáng)」的太陽(yáng)，而造成日食現(xiàn)象。古時(shí)候有「月盈則食」的說(shuō)法，意指月食現(xiàn)象發(fā)生都是在滿月之時(shí)。日食發(fā)生時(shí)，中國(guó)古代朝廷也會(huì)有所行動(dòng)；中國(guó)人認(rèn)為天代表大自然，太陽(yáng)在大自然里有著最崇高的地位，皇帝稱為天子，則意指其為上天派來(lái)管理人民的。既然天代表皇帝的父親，它會(huì)透過(guò)太陽(yáng)表面上的現(xiàn)象來(lái)警告其地上的代理人－－皇帝，明示他做錯(cuò)什么事情、有什么事情要小心等等；于是，透過(guò)各種征兆呈現(xiàn)出來(lái)，日食就是一個(gè)常被利用的狀況。根據(jù)古書避鎮(zhèn)殿記載，漢朝每當(dāng)發(fā)生日食時(shí)，皇帝就不到大殿做早朝，而到偏殿旁的小殿進(jìn)行早朝，并且一切從簡(jiǎn)。